Màng Titanium dioxide TiO2 được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật như kính lọc,
pin mặt trời, kính chống phản xạ, Trong thời gian gần đây TiO2 được phủ lên bề mặt các vật liệu
để diệt khuẩn, lọc không khí, chống rêu cũng như giúp bề mặt vật liệu có khả năng tự làm sạch,
chống sương bám, nước đọng,
Liên kết TiO2 là liên kết ion, liên kết xuất hiện giữa các ion trái dấu thông qua lực hút tĩnh điện.
Khi tạo thành tinh thể, mỗi nguyên tử Ti nhường 4 điện tử trở thành cation Ti4+ (có cấu hình điện tử
là 3s2 3p6), mỗi nguyên tử O nhận 2 điện tử trở thành anion O2- (có cấu hình điện tử là 2s2 2p6).
Trong tinh thể Cation Ti4+ không có điện tử nào ở phân lớp 4s tạo thành vùng 4s không chứa điện tử
nào, còn Anion O2- có đử 6 điện tử ở phân lớp 2p tạo thành vùng 2p đầy điện tử. Khoảng cách giữa
vùng 4s và vùng 2p lớn hơn 3 eV.
Với độ rộng vùng cấm lớn hơn 3 eV của TiO2, nó được xếp vào loại chất bán dẫn có độ rộng
vùng cấm lớn và sử dụng lý thuyết bán dẫn để lập luận tính chất hấp thụ quang học. Khi năng lượng
photon chiếu tới màng TiO2 lớn hơn hoặc bằng 3 eV, chuyển mức cơ bản xảy ra là chuyển mức xiên,
mức Fermi trong tinh thể TiO2 nằm chính giữa vùng cấm.